JP4670667B2

JP4670667B2 - 操舵装置

Info

Publication number: JP4670667B2
Application number: JP2006028511A
Authority: JP
Inventors: 浩志澤村; 勝則永田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP2007204005A

Description

本発明は、運転者によるステアリングホイールへの操舵操作に伴い操舵輪に対して操舵力を付与する操舵装置に係り、特に、その運転者によるステアリングホイールの保舵状態を判別可能な操舵装置に関する。

従来、運転者によるステアリングホイールの保舵状態の検出を行う技術が知られており、例えば、その検出結果に基づいて運転者の緊張状態や弛緩状態を判断することができ、これを利用して居眠り運転か否かの判断が可能になる。また、その検出結果に応じて両手持ちか片手持ちかを判別し、その持ち方に応じて操舵アシストトルク等を調節することができる。

例えば、かかる保舵状態の検出技術としては、ステアリングホイールのリム部に多数の圧力センサを配備し、その夫々の検出信号に基づいて運転者によるステアリングホイールの握りの強さを判断するものが下記の特許文献１に開示されている。

また、下記の特許文献２にはステアリングホイールのリム部に圧力センサを設け、そのリング部を握る握力に応じて操舵反力を変更する技術が開示されており、また、これと同様に、そのリム部又はその一部に圧力センサを設ける技術が下記の特許文献３又は特許文献４に開示されている。

特開平１１−２８６２６４号公報特開平４−３１０８１号公報特表２００３−５３５７５７号公報特開平５−３１０１３０号公報

しかしながら、従来の特許文献１〜４の如き構成によれば、上下左右等の様々な位置で保舵状態を検出する為には圧力センサをリム部の全周に渡って配設しなければならず、これに伴い多数の圧力センサを用意しなければならないので原価が大幅に高騰してしまう、という不都合があった。

尚、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で運転者を映し出し、その映像から運転者の緊張状態等を判断することもできるのであろうが、その際には大掛かりで且つ高価な設備が必要になり好ましくない。また、そのような映像から運転者の緊張状態等の判断を行う為には、運転者の動きが大きくなるなどの条件が揃わなければならず、常に運転者の緊張状態等を判別することは不可能である。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、運転者によるステアリングホイールの保舵状態を安価に把握可能な操舵装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明では、ステアリングホイールに対して当該ステアリングホイールの回転方向に振動を加える少なくとも１つの振動源と、そのステアリングホイールの振動状態を検出する振動検出手段と、この振動検出手段により検出された振動状態に基づいて運転者によるステアリングホイールの保舵状態を推定する保舵状態推定手段とを備えている。

通常、ステアリングホイールが加振されている場合には、運転者がステアリングホイールを保舵しているときと保舵していないときとでステアリングホイールの振動状態に変化が生じる。また、ステアリングホイールに対しての握りの強さが異なれば、その強さに応じてステアリングホイールの振動状態が変化する。従って、本発明によれば、ステアリングホイールの振動状態の変化から運転者の保舵状態を把握することができる。更に、本発明によれば、ステアリングホイールの回転方向に振動を付与するので、路面からの入力等の影響を受けることのない適切な振動状態を作り出すことができる。

その振動源は、ステアリングホイールの固有振動数と異なる周波数で振動するものであればよい。これにより、共振に伴う振動の増幅を抑制することができるので、運転者に振動を感じさせることのない適切な振動状態を作り出すことができる。

また、上記目的を達成する為、本発明では、ステアリングホイールに対して当該ステアリングホイールの固有振動数と異なる周波数で振動を加える少なくとも１つの振動源と、そのステアリングホイールの振動状態を検出する振動検出手段と、この振動検出手段により検出された振動状態に基づいて運転者による前記ステアリングホイールの保舵状態を推定する保舵状態推定手段と、を備えている。

本発明によれば、共振に伴う振動の増幅を抑制することができるので、運転者に振動を感じさせることのない適切なステアリングホイールの振動状態を作り出すことが可能である。そして、本発明では、その振動状態の変化から運転者の保舵状態を把握することができる。

前記保舵状態推定手段は、運転者が前記ステアリングホイールを保舵していないときの振動状態を基準未保舵振動状態として設定し、該基準未保舵振動状態と前記振動検出手段により検出された振動状態との比較により前記保舵状態を推定すべく構成すればよい。

これにより、運転者によってステアリングホイールが保舵されているか否かを知ることができる。

前記振動検出手段は、前記ステアリングホイールの左右均等な位置に夫々少なくとも１つずつ設ければよい。

これにより、運転者がステアリングホイールを両手で保舵しているのか片手で保舵しているのかを知ることができる。

前記保舵状態推定手段は、運転者が前記ステアリングホイールを安定状態で保舵しているときに前記振動検出手段により検出された振動状態を基準保舵振動状態として設定し、該基準保舵振動状態と前記振動検出手段により検出された振動状態との比較により前記保舵状態を推定すべく構成すればよい。

これにより、ステアリングホイールに対する握りの強さを把握することができるので、それから運転者の緊張具合を知ることができる。

前記振動源の付与した振動を増幅させる弾性部材を前記ステアリングホイールに設ければよい。これにより、周方向全体を振動させることができる。

本発明に係る操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの保舵状態を把握する為に、従来のような多数のセンサを用いずに少なくとも１つの振動源と振動検出手段とをステアリングホイールに配備している。即ち、本発明に係る操舵装置によれば、従来よりも安価で且つ軽量な構成で運転者の保舵状態を把握することができる。

以下に、本発明に係る操舵装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る操舵装置の実施例を図１から図４に基づいて説明する。

最初に、本実施例における操舵装置の構成の一例について詳述する。

この操舵装置には、運転者が操作するステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２の操舵トルクを左右の操舵輪２０Ｌ，２０Ｒ側へと伝達する操舵トルク伝達手段１３及びタイロッド１４Ｌ，１４Ｒとが設けられている。

ここで、その操舵トルク伝達手段１３は、ステアリングシャフト１２の先端に配設されたピニオンギヤ１３ａと当該ピニオンギヤ１３ａに噛み合うラックギヤ１３ｂとで構成された所謂ラック＆ピニオン機構である。この操舵装置においては、そのラックギヤ１３ｂの両端に左右のタイロッド１４Ｌ，１４Ｒが連結され、これら各タイロッド１４Ｌ，１４Ｒに連結された各操舵輪２０Ｌ，２０Ｒをラックギヤ１３ｂの移動と共に転舵させる。

また、この操舵装置には、少なくとも運転者の操舵操作に応じた操舵アシストトルク（操舵アシスト力）を発生させる操舵アシスト手段１５が設けられている。例えば、ここで例示する操舵アシスト手段１５は、図示しない電動モータ，この電動モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路及び電動モータの出力軸に連結され且つステアリングシャフト１２上に取り付けられた減速機を備え、ステアリングシャフト１２上に配設される。

ところで、ここで例示している車輌には図１に示す如く電子制御装置（ＥＣＵ）３０が配設されており、この電子制御装置３０には、その制御機能の１つとして本実施例の操舵装置を制御する為の様々な制御手段が設けられている。即ち、本実施例にあっては、操舵装置の制御を行う操舵制御装置が電子制御装置３０における上記の如き各制御手段により構成されている。以下に、その各制御手段について説明する。

先ず、この電子制御装置３０には、少なくとも運転者の操舵操作に応じて（ここでは、車速及び運転者の操舵トルクに応じて）操舵アシストトルクの設定を行う操舵アシストトルク設定手段３１が設けられている。この操舵アシストトルク設定手段３１は、例えば、路面反力の大きい低速走行の場合には大きな値の操舵アシストトルクを設定し、高速走行の場合には走行安定性を確保する為に小さな値の操舵アシストトルクを設定するよう構成されている。また、この操舵アシストトルク設定手段３１は、運転者の操舵トルクが大きいほど大きな値の操舵アシストトルクが設定されるよう構成されている。ここで、かかる設定時に用いる車速と運転者の操舵トルクは、例えば、各々に、車輌に具備されている車速センサ４１の検出信号、ステアリングシャフト１２上に配設された操舵トルクセンサ４２の検出信号から検出することができる。

一方、この電子制御装置３０には、操舵アシストトルク発生時の操舵安定性や操舵感を向上させる為の操舵減衰トルク（操舵減衰力）の設定を行う操舵減衰トルク設定手段３２が設けられている。この操舵減衰トルクとは、車速及び運転者の操舵速度に応じて設定される値であり、操舵アシストトルクとは反対方向のトルクとして求められるものである。この操舵減衰トルク設定手段３２は、例えば、低速走行の場合には小さな減衰量となる操舵減衰トルクを設定し、高速走行の場合には大きな減衰量となる操舵減衰トルクを設定するよう構成されている。また、この操舵減衰トルク設定手段３２は、運転者の操舵速度が速いほど大きな減衰量となる操舵減衰トルクを設定するよう構成されている。ここで、かかる設定時に用いる運転者の操舵速度は、例えば、ステアリングシャフト１２上に配設された操舵角センサ４３の検出信号に基づいて算出することができる。

また、本実施例の電子制御装置３０には、上述した操舵アシスト手段１５の駆動制御を行う操舵アシスト制御手段３３が設けられている。ここで、その操舵アシスト手段１５が上述したが如く構成されたものである場合、その操舵アシスト制御手段３３は、操舵アシスト手段１５の電動モータを駆動制御するように構成される。従って、この操舵アシスト制御手段３３は、上述した操舵アシストトルク設定手段３１及び操舵減衰トルク設定手段３２による操舵アシストトルクと操舵減衰トルクに応じた駆動信号を算出し、この駆動信号を操舵アシスト手段１５のモータ駆動回路に送信する。これにより、操舵アシスト手段１５においては、その駆動信号に応じた駆動電流がモータ駆動回路から電動モータへと供給されて当該電動モータを駆動させ、その駆動力をステアリングシャフト１２に減速機を介して伝達させる。

ところで、運転者によるステアリングホイール１１の持ち位置及び両手持ちや片手持ち等の持ち方は、運転者毎に様々である。また、同じ運転者であっても、例えば道路状況等の周辺環境や気分に応じてステアリングホイール１１の持ち位置や持ち方を変える場合がある。これが為、上述した操舵アシストトルクや操舵減衰トルクをステアリングホイール１１の持ち位置等の保舵状態に拘わらず一律のものとすると、ある保舵状態においては良好な操舵感を得られるが、別の保舵状態では良好な操舵感を得られない場合もある。例えば、操舵アシストトルク等がステアリングホイール１１のリム部１１ａの左右を両手で保持しているときに良好な操舵感が得られるよう設定されている場合、その何れか一方を片手で保持しているときには、その設定された操舵アシストトルク等ではトルク不足となって良好な操舵感を得られない。

更に、ステアリングホイール１１の保舵状態としては、上記の如き持ち位置や持ち方以外にリム部１１ａの握りの強さも含まれる。従って、そのような握りの強さを明らかにすることによって運転者の緊張状態や弛緩状態の別を判断することができ、例えば、その判断結果に基づいて居眠り運転状態か否かの判定を行うことができる。

そこで、本実施例にあっては、運転者によるステアリングホイール１１の保舵状態の推定を可能にすべく操舵装置を構成する。本実施例においては、かかる構成を具現化する為に、ステアリングホイール１１に振動源を設けて積極的に振動させ、その振動状態の変化を検知して運転者の保舵状態を推定する。即ち、運転者の持ち位置や持ち方、握りの強さに応じて各々に振動状態（周波数）が変化するので、この変化を検出することにより保舵状態の判別が可能になる。これが為、本実施例にあっては、ステアリングホイール１１を振動させる加振手段１６と当該ステアリングホイール１１の振動を検出する振動検出手段４４とをリム部１１ａに配備し、その検出結果に基づいて運転者によるステアリングホイール１１の保舵状態の推定を行う保舵状態推定手段３４を電子制御装置３０に設ける。

その加振手段１６と振動検出手段４４は、ステアリングホイール１１のリム部１１ａの内部に埋設する。先ず、加振手段１６は、リム部１１ａの左右における未保舵時の振動状態の均衡が保てる位置に配設することが好ましい。例えば、ステアリングセンタの状態にてリム部１１ａにおける上下の何れか一方に少なくとも１つ配置してもよく（図１においては下側に１つ配置）、そのリム部１１ａにおける左右夫々に左右対称となるべく少なくとも１つずつ埋設してもよい。一方、振動検出手段４４は、少なくともリム部１１ａの左右における各々の振動状態を検出できる位置に配設することが好ましい。

以下においては、リム部１１ａの左右夫々に１つずつ加振手段１６及び振動検出手段４４を配置した図２に示すステアリングホイール１１を用いて説明する。具体的に、本実施例にあっては、図２に示す如く、ステアリングセンタの状態にて運転者が最も握る可能性の高いリム部１１ａの左右夫々の位置に振動検出手段４４，４４を１つずつ配置し、運転者の保舵状態に依存する振動状態の変化を適切に検出させる。また、本実施例の加振手段１６については、その夫々の振動検出手段４４，４４の上方（又は下方）に加振手段１６，１６を１つずつ配置する。

本実施例の加振手段１６としては、リム部１１ａの内部に埋め込むことが可能で且つ電子制御装置３０の保舵状態推定手段３４により駆動制御可能な小型の振動子を用いる。

この加振手段１６は、リム部１１ａに振動を加えることができるものであればステアリングホイール１１に対して如何様な方向に加振させるものを用いてもよい。しかしながら、ステアリングホイール１１には機関振動や走行中の路面からの入力が伝達されるので、その上下左右方向（ステアリングホイール１１の平面方向）や前後方向（ステアリングシャフト１２の軸線方向）に加振させる加振手段１６を適用した場合には、その伝達された機関振動等によって加振手段１６から加えた振動が相殺又は増幅されてしまい、その加振手段１６で作り出した所望の振動状態を検知し難くなってしまう。これが為、本実施例にあっては、かかる不都合を極力回避する為に、ステアリングホイール１１の周方向に加振させる加振手段１６を利用する。例えば、本実施例の保舵状態推定手段３４は、左右夫々の加振手段１６，１６をステアリングホイール１１の周方向に同相で加振させるよう駆動制御し、ステアリングホイール１１が操舵された際にも同様に周方向に加振させるよう駆動制御する。ところで、そのステアリングホイール１１の部材の剛性や加振手段１６の取付位置によっては、同相で加振手段１６を加振させた際の振動の位相が変化してその振動が打ち消されてしまう可能性があるので、かかる場合には加振手段１６を逆相で加振させる方が好ましい。そこで、この保舵状態推定手段３４については、ステアリングホイール１１の部材等に応じて加振手段１６を同相又は逆相で加振させるよう構成する。

ここで、本実施例にあっては、左右２箇所のみにしか加振手段１６，１６を配備していないので、これらの振動がステアリングホイール１１のリム部１１ａの周方向全体に伝わらない可能性がある。そこで、本実施例においては、その加振手段１６，１６と各々対になる弾性部材１７，１７をリム部１１ａの内部に埋設する。これにより、その弾性部材１７，１７にて加振手段１６，１６からの振動が増幅され、リム部１１ａの周方向全体を振動させることができる。本実施例にあっては、図２に示す如く、振動検出手段４４を中心にして上下に加振手段１６に対向させて弾性部材１７を配置する。

また、運転者はリム部１１ａから振動が伝わると不快に感じてしまうので、運転者に振動を感じ取らせない周波数でステアリングホイール１１を振動させることが好ましい。更に、加振手段１６からの振動に伴いステアリングホイール１１が共振すると、その振動が増幅されて不快な振動を運転者が感知してしまう虞があり、また、適切な振動状態を作り出せない可能性もある。これが為、ステアリングホイール１１の共振を回避して適切な所望の振動状態を作り出す為に、ステアリングホイール１１の固有振動数とは異なる周波数で加振手段１６を加振させる。即ち、本実施例の加振手段１６は、ステアリングホイール１１の固有振動数（≒共振周波数）以外の周波数で且つ運転者が振動を感知できない周波数で加振させる。尚、本実施例にあっては加振手段１６の振動が弾性部材１７で増幅されるので、その加振手段１６と弾性部材１７の対により増幅された振動の周波数が、ステアリングホイール１１の固有振動数（≒共振周波数）以外の周波数で且つ運転者が振動を感知できない周波数となるようにする。

一方、本実施例の振動検出手段４４としては、リム部１１ａの内部に埋め込むことが可能な小型の加速度センサを用いる。この振動検出手段４４の検出信号は、電子制御装置３０に送信されて保舵状態推定手段３４に渡される。

続いて、その保舵状態推定手段３４について説明する。

本実施例の保舵状態推定手段３４は、上述したが如く、振動検出手段４４により検出された振動状態に基づいて運転者によるステアリングホイール１１の保舵状態を推定するものである。ここで、運転者による保舵状態とは、そもそも保舵しているのか否かという状態もあれば、両手での保舵なのか片手での保舵なのかという状態もある。また、運転者の緊張具合に関係する握りの強さについても保舵状態として捉えることができる。従って、その様々な事象に応じた保舵状態を把握する為には、現状での運転者の保舵状態に伴い検出された振動状態と比較される基準値を用意する必要がある。

そこで、先ず、この保舵状態推定手段３４には、運転者がステアリングホイール１１を保舵していないときの基準となる振動状態（以下、「基準未保舵振動状態」という。）Ａｒ，Ａｌの設定機能を設ける。この基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌは、左右夫々の振動検出手段４４，４４が各々検出した検出信号に相当するものであり、運転者がステアリングホイール１１を保舵しているか否かを保舵状態推定手段３４に判断させる際に使用するものである。

この保舵状態推定手段３４には、大別すると、左右夫々における基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌと現状の振動状態Ｃｒ，Ｃｌとが各々一致していれば（Ｃｒ＝Ａｒ，Ｃｌ＝Ａｌ）運転者が手放し状態であると推定させ、その何れか一方が一致し且つ他方が不一致であれば｛（Ｃｒ＝Ａｒ，Ｃｌ≠Ａｌ）又は（Ｃｒ≠Ａｒ，Ｃｌ＝Ａｌ）｝片手保舵の状態であると推定させ、その双方が不一致であれば（Ｃｒ≠Ａｒ，Ｃｌ≠Ａｌ）両手保舵の状態であると推定させる。

また、この保舵状態推定手段３４には、安定状態（即ち、平静な状態）で運転者がステアリングホイール１１を保舵しているときの基準となる振動状態（以下、「基準保舵振動状態」という。）の設定機能を設ける。即ち、運転者の緊張具合が高くなるほど握りの強さは強くなるので、平静状態を示す基準保舵振動状態が明らかになっていれば、これとの比較により弛緩状態や緊張状態などの緊張具合を保舵状態推定手段３４に判断させることができる。本実施例の保舵状態推定手段３４においては、その基準保舵振動状態と現状の振動状態との差分の大きさに応じて緊張具合を判断させる。

ここで、一般に、ステアリングホイール１１を両手で持った時と片手で持った時とでは、片手保舵時の方がステアリングホイール１１を強く握る傾向にある。従って、この保舵状態推定手段３４には、両手持ち時における左右夫々の基準保舵振動状態Ｂｒ１，Ｂｌ１と右片手持ち時における基準保舵振動状態Ｂｒ２と左片手持ち時における基準保舵振動状態Ｂｌ２とを夫々設定させる。

以下に、本実施例の操舵装置における保舵状態推定手段３４の動作について図３及び図４のフローチャートに基づき説明する。

最初に、この保舵状態推定手段３４による基準未保舵振動状態及び基準保舵振動状態の設定動作について図３を用いて詳述する。

先ず、本実施例の保舵状態推定手段３４は、加振手段１６を作動させてステアリングホイール１１に振動を加える（ステップＳＴ１）。ここで、この加振手段１６の作動開始時期としては、例えばイグニッションＯＮ信号検出後や機関始動後などの種々の態様が考えられる。

次に、この保舵状態推定手段３４は、運転者に対してステアリングホイール１１から両手を離すよう指示する（ステップＳＴ２）。例えば、この保舵状態推定手段３４は、その旨を図示しない車内のモニタやインストルメントパネルに表示させるべく構成してもよく、その旨を音声で運転者に伝えるべく構成してもよい。そして、この保舵状態推定手段３４は、左右夫々の振動検出手段４４，４４から検出信号を取得し、この各検出信号を左右夫々の基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌの情報として設定する（ステップＳＴ３）。

ここで、この基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌの情報は、アイドル回転が不安定な機関始動直後のものよりも暖機運転終了後のものの方が高精度である。従って、保舵状態推定手段３４には、暖機運転終了後の最適な時期に再度上記のステップＳＴ２，ＳＴ３を実行させることが好ましい。例えば、その最適な時期としては、暖機運転終了後の車輌停車時で且つ機関回転数がアイドル回転のときが適している。

一方、そのような時期に検出される基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌの情報は、基本的に不変の値であるので、その都度検出せずとも予め設定しておくことができる。これが為、左右夫々の基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌの情報を予め電子制御装置３０の記憶装置等に用意している場合には、上記のステップＳＴ２，ＳＴ３の処理動作を省略してもよい。尚、各種部品の経時劣化等によって基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌが変化してしまう可能性もあるので、そのステップＳＴ２，ＳＴ３の処理動作を実行する有用性はある。

続いて、この保舵状態推定手段３４は、運転者に対してステアリングホイール１１を両手で保持するよう指示を行う（ステップＳＴ４）。そして、この保舵状態推定手段３４は、左右夫々の振動検出手段４４，４４から検出信号を取得し、この各検出信号を両手持ち時における左右夫々の基準保舵振動状態Ｂｒ１，Ｂｌ１の情報として設定する（ステップＳＴ５）。

また、この保舵状態推定手段３４は、運転者に対してステアリングホイール１１を右手で保持するよう指示を行う（ステップＳＴ６）。そして、この保舵状態推定手段３４は、右側の振動検出手段４４から検出信号を取得し、この検出信号を右片手持ち時における基準保舵振動状態Ｂｒ２の情報として設定する（ステップＳＴ７）。

更に、この保舵状態推定手段３４は、運転者に対してステアリングホイール１１を左手で保持するよう指示を行う（ステップＳＴ８）。そして、この保舵状態推定手段３４は、左側の振動検出手段４４から検出信号を取得し、この検出信号を左片手持ち時における基準保舵振動状態Ｂｌ２の情報として設定する（ステップＳＴ９）。

次に、この保舵状態推定手段３４による保舵状態の推定動作について図４を用いて詳述する。この推定動作は、上述した設定動作に続いて実行されるものとする。従って、ここでは、加振手段１６，１６が既に作動しているものとして説明する。

最初に、この保舵状態推定手段３４は、左右夫々の振動検出手段４４，４４から検出信号を取得し、この各検出信号を現状における左右夫々の振動状態Ｃｒ，Ｃｌの情報として検出する（ステップＳＴ１１）。

そして、この保舵状態推定手段３４は、例えば車速センサ４１の検出信号に基づいて車輌が走行中であるか否か判断する（ステップＳＴ１２）。ここで、走行中でない（即ち、停車中である）との判断が為されたときには、安全性や操舵性の観点から何ら懸念される事項はないので再びステップＳＴ１１に戻って現状の振動状態Ｃｒ，Ｃｌを検出させる。一方、この保舵状態推定手段３４は、走行中との判断が為された場合、左右夫々における現状の振動状態Ｃｒ，Ｃｌの情報と上記ステップＳＴ３にて設定した（又は予め設定されている）基準未保舵振動状態Ａｒ，Ａｌの情報とを各々比較し、その夫々において違いがあるか否か判断する（ステップＳＴ１３）。即ち、ここでは、その各々の振動状態に係る検出信号の波形の一致／不一致を判断する。

先ず、そのステップＳＴ１３にて左右夫々の振動状態が一致している（Ｃｒ＝Ａｒ，Ｃｌ＝Ａｌ）と判断された場合には、保舵状態推定手段３４により運転者がステアリングホイール１１から両手を離している状態と推定される（ステップＳＴ１４）。従って、この保舵状態推定手段３４は、「居眠り運転」と判断する（ステップＳＴ１５）。

一方、上記ステップＳＴ１３にて左右何れか一方の振動状態が一致し且つ他方の振動状態が不一致である｛（Ｃｒ＝Ａｒ，Ｃｌ≠Ａｌ）又は（Ｃｒ≠Ａｒ，Ｃｌ＝Ａｌ）｝と判断された場合には、保舵状態推定手段３４により運転者が左右何れか一方の手でステアリングホイール１１を保舵している状態と推定される（ステップＳＴ１６）。かかる場合、この保舵状態推定手段３４は、保舵されている側の現状の振動状態Ｃｒ（Ｃｌ）の情報と上記ステップＳＴ７（ステップＳＴ９）にて設定した基準保舵振動状態Ｂｒ２（Ｂｌ２）の情報との差分｛（Ｄｒ＝Ｃｒ−Ｂｒ２）又は（Ｄｌ＝Ｃｌ−Ｂｌ２）｝を演算する（ステップＳＴ１７）。

そして、この保舵状態推定手段３４は、その差分Ｄｒ（Ｄｌ）に応じて運転者の緊張状態を推定する（ステップＳＴ１８）。例えば、本実施例にあっては、上述したが如く運転者が平静状態のときに基準保舵振動状態Ｂｒ２，Ｂｌ２を設定している。従って、その差分Ｄｒ（Ｄｌ）が殆ど無いときには、運転者が平静状態であると推定される。また、差分Ｄｒ（Ｄｌ）が平静状態から外れた負の値のときには弛緩状態と推定される一方、その平静状態から外れた正の値のときには緊張状態と推定される。ここで、保舵状態推定手段３４は、その正の値が所定値よりも小さければ適度な緊張状態であると推定し、その所定値以上であれば極度の緊張状態であると推定する。

また、上記ステップＳＴ１３にて左右夫々の振動状態が不一致である（Ｃｒ≠Ａｒ，Ｃｌ≠Ａｌ）と判断された場合、本実施例の保舵状態推定手段３４は、現状における左右の振動状態Ｃｒ，Ｃｌの情報を比較し、これらに違いがあるか否か判断する（ステップＳＴ１９）。即ち、ここでは、その各々の現状における振動状態Ｃｒ，Ｃｌに係る検出信号の波形の一致／不一致を判断する。

そのステップＳＴ１９にて現状における左右の振動状態Ｃｒ，Ｃｌが一致していると判断された場合には、保舵状態推定手段３４により運転者がステアリングホイール１１を両手で保舵している状態と推定される（ステップＳＴ２０）。かかる場合、この保舵状態推定手段３４は、その現状の振動状態Ｃｒ，Ｃｌの情報と上記ステップＳＴ５にて設定した基準保舵振動状態Ｂｒ１，Ｂｌ１の情報の左右夫々の差分（Ｄｒ＝Ｃｒ−Ｂｒ１、Ｄｌ＝Ｃｌ−Ｂｌ１）を演算する（ステップＳＴ２１）。

そして、この保舵状態推定手段３４は、その夫々の差分Ｄｒ，Ｄｌに応じて運転者の緊張状態を推定する（ステップＳＴ２２）。本実施例にあっては、上述した片手持ち時の基準保舵振動状態Ｂｒ２，Ｂｌ２と同様に、運転者が平静状態のときに両手持ち時の基準保舵振動状態Ｂｒ１，Ｂｌ１を設定している。従って、この両手保舵の状態においても、上述した片手保舵の状態のときと同様に、その差分Ｄｒ，Ｄｌの大きさによって平静状態，弛緩状態，適度な緊張状態又は極度の緊張状態と推定する。

ここで、上記ステップＳＴ１９にて現状における左右の振動状態Ｃｒ，Ｃｌが不一致であると判断された場合とは、左右夫々の手による握りの強さが各々に異なる場合を表している。これが為、かかる判断のみを以て即座に「片手保舵」とは推定し得ないが、かかる場合の操舵性等は強く握っている方の手に依存するものであるので、そのような判断が為された際には「片手保舵」と近似して考えることができる。従って、本実施例にあっては、かかる判断が為された場合、上記ステップＳＴ１６に進んで「片手保舵」と推定させる。

本実施例にあっては、以上示した如くして運転者によるステアリングホイール１１の保舵状態を推定する。そして、本実施例の電子制御装置３０は、その推定結果に応じて様々な制御を実行する。

例えば、上記ステップＳＴ１５にて「居眠り運転」と判断された場合、電子制御装置３０は、警告音等で運転者に注意を喚起したり、車輌に制動力を発生させる。また、上記ステップＳＴ１８，ＳＴ２２にて「弛緩状態」と推定された場合には、現状では運転者が覚醒しているが、いずれ居眠り状態に陥ることが懸念される。これが為、かかる推定が為された場合には、警告音等による運転者への注意喚起などを実行させるべく電子制御装置３０を構成してもよい。

ところで、上述した本実施例の操舵アシストトルク設定手段３１と操舵減衰トルク設定手段３２には、平静状態にてステアリングホイール１１を両手で保舵しているときに運転者が良好な操舵感を得られるような操舵アシストトルク及び操舵減衰トルクを設定させている。従って、かかる保舵状態のときには、その設定された操舵アシストトルクと操舵減衰トルクを発生させることが好ましい。

一方、運転者は、必ずしもステアリングホイール１１を両手で保舵するとは限らず、片手で保舵するときもある。これが為、片手保舵の場合には、設定された操舵アシストトルクや操舵減衰トルクではトルク不足となるので、これらを増大させなければ良好な操舵感を得ることができない。

また、運転者は、いつ如何なるときも平静状態でいられるわけではなく、その時々に応じて弛緩状態や緊張状態になる場合もあるので、その状態によって握りの強さやステアリングホイール１１に伝わる腕の剛性が相違する。これが為、上記の設定された操舵アシストトルク等は、運転者の緊張具合に応じて変更することが好ましい。

そこで、本実施例の電子制御装置３０には、図１に示す如く、そのような様々な保舵状態に応じて、その操舵アシストトルク及び操舵減衰トルクの設定値の補正を各々行う操舵アシストトルク補正手段３５及び操舵減衰トルク補正手段３６を設けている。

例えば、その操舵アシストトルク補正手段３５と操舵減衰トルク補正手段３６は、保舵状態に応じた所定の補正係数を予め定めておき、これを設定された操舵アシストトルクと操舵減衰トルクに乗算することによって補正値を求めるものであってもよく、また、保舵状態に応じた所定の補正項を予め定めておき、これを設定された操舵アシストトルクと操舵減衰トルクに加算することによって補正値を求めるものであってもよい。また、この操舵アシストトルク補正手段３５と操舵減衰トルク補正手段３６は、上述した差分Ｄｒ，Ｄｌ等に応じて所定のマップから補正係数や補正項を求め、これに基づいて補正値を算出するものであってもよい。

以上示した如く、本実施例の操舵装置は、運転者によるステアリングホイール１１の保舵状態を把握する為に、ステアリングホイール１１のリム部１１ａの周方向全体に数多くのセンサを配備せずとも、少なくとも１つの加振手段１６と少なくとも２つの振動検出手段４４とをリム部１１ａに配備するだけでよい。尚、その加振手段１６がどの程度までの加振が可能なのかにも依るが、加振手段１６からの振動を増幅させる必要がある場合でも、その加振手段１６と対になる弾性部材１７を少なくとも１つ配備するだけで済む。従って、本実施例の操舵装置によれば、運転者によるステアリングホイール１１の保舵状態を安価な構成で把握することができる。また、従来よりもステアリングホイール１１の重量が増加しないので、ステアリングホイール１１の慣性モーメントの増加を抑制することができる。

尚、上述した本実施例においては車輌が走行し始める前に基準保舵振動状態Ｂｒ１，Ｂｌ１，Ｂｒ２，Ｂｌ２を設定させるよう構成しているが、その基準保舵振動状態Ｂｒ１，Ｂｌ１，Ｂｒ２，Ｂｌ２については走行開始後の所定の時期に設定させてもよい。例えば、その所定の時期としては、信号待ち等の停車時であってもよく、また、車輌の走行状態が安定状態のときであってもよい。ここで、車輌の走行状態が安定状態にあるか否かは、車速センサ４１，横加速度センサ４５やヨーレートセンサ４６等の検出信号、車輪のスリップ角などから電子制御装置３０に判断させることができる。

ところで、上述した本実施例のステアリングホイール１１は、運転者の操舵感の評価を行う操舵評価装置の如き技術にも利用することができる。即ち、上述したステアリングホイール１１は、リム部１１ａに加振手段１６を少なくとも１つ設けることによって、そのリム部１１ａに左右均等な大きさの振動を与えることができるものである。従って、その振動の大きさを様々に変化させることによって、運転者がステアリングホイール１１を介して感じる操舵感を評価検討することができる。

以上のように、本発明に係る操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの保舵状態を安価な構成で把握させる技術に適している。

本発明に係る操舵装置の実施例の構成を示す図である。本実施例におけるステアリングホイールの正面図である。本実施例の操舵装置の動作を説明するフローチャートであって、基準未保舵振動状態及び基準保舵振動状態の設定動作について示す図である。本実施例の操舵装置の動作を説明するフローチャートであって、運転者の保舵状態の推定動作について示す図である。

符号の説明

１１ステアリングホイール
１１ａリム部
１６加振手段
１７弾性部材
３０電子制御装置
３４保舵状態推定手段
４４振動検出手段

Claims

ステアリングホイールに対して当該ステアリングホイールの回転方向に振動を加える少なくとも１つの振動源と、
前記ステアリングホイールの振動状態を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出された振動状態に基づいて運転者による前記ステアリングホイールの保舵状態を推定する保舵状態推定手段と、
を備えることを特徴とした操舵装置。
前記振動源は、前記ステアリングホイールの固有振動数と異なる周波数で振動するものであることを特徴とした請求項１記載の操舵装置。
ステアリングホイールに対して当該ステアリングホイールの固有振動数と異なる周波数で振動を加える少なくとも１つの振動源と、
前記ステアリングホイールの振動状態を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出された振動状態に基づいて運転者による前記ステアリングホイールの保舵状態を推定する保舵状態推定手段と、
を備えることを特徴とした操舵装置。
前記保舵状態推定手段は、運転者が前記ステアリングホイールを保舵していないときの振動状態を基準未保舵振動状態として設定し、該基準未保舵振動状態と前記振動検出手段により検出された振動状態との比較により前記保舵状態を推定すべく構成したことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の操舵装置。
前記振動検出手段を前記ステアリングホイールの左右均等な位置に夫々少なくとも１つずつ設けたことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の操舵装置。
前記保舵状態推定手段は、運転者が前記ステアリングホイールを安定状態で保舵しているときに前記振動検出手段により検出された振動状態を基準保舵振動状態として設定し、該基準保舵振動状態と前記振動検出手段により検出された振動状態との比較により前記保舵状態を推定すべく構成したことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の操舵装置。
前記振動源の付与した振動を増幅させる弾性部材を前記ステアリングホイールに設けたことを特徴とする請求項１から６の内の何れか１つに記載の操舵装置。